CO2 opslorker

Een nieuwe katalysator die CO2 kan splitsen kan het ons mogelijk maken koolstof uit de lucht te gebruiken als brandstof, op dezelfde manier als planten dat doen.

"Het openbreken van stabiele verbindingen binnen CO2 is een van de grote uitdagingen van de chemie", zegt Frederic Goettmann, een chemicus bij het Max Planck instituut voor colloïden en interfaces te Potsdam, Duitsland. "Maar planten doen het al miljoenen jaren".

Planten gebruiken de energie van het zonlicht om de relatief stabiele chemische banden te klieven tussen het koolstof en de zuurstofatomen in een CO2-molekuul. Bij fotosynthese wordt de CO2 molecuul initieel gekoppeld aan stikstofatomen, waarmee een reactieve stof, genaamd carbamaten ontstaat. Deze minder stabiele bestanddelen kunnen dan worden afgebroken, waarmee de koolstof gebruikt kan worden voor de synthese van andere plantenproducten, zoals suikers en proteïnen.

In een poging om dit natuurlijke proces te imiteren, ontwikkelden Goettmann en collega's Arne Thomas en Markus Antonietti hun eigen stikstofgebaseerde katalysator dat carbamaten kan produceren. Het grafietachtige bestanddeel is gemaakt van platte lagen koolstof en stikstofatomen gearrangeerd als hexagonen.

Het team verhitte een mix van CO2 en benzeen met de katalysator tot een temperatuur van 150 °C, bij een druk van ongeveer 3 atmosfeer. Als eerste stap maakte de katalysator het voor CO2 mogelijk om een reactief carbamaat te vormen, zoals wordt gemaakt in planten.

De volgende nuttige stap van de katalysator was het mogelijk maken van benzeen moleculen om de zuurstof te pakken in het carbamaat, waarmee fenol en een reactief molecuul CO gemaakt wordt.

"Koolstof monoxide kan gebruikt worden om nieuwe koolstofverbindingen te maken", legt Goettmann uit. "We hebben de eerste stap gezet naar het gebruik van CO2 in de atmosfeer voor het maken van synthetische stoffen".

Toekomstige verbeteringen kunnen het voor chemici mogelijk maken minder afhankelijk te zijn van fossiele brandstoffen voor het maken van chemicaliën. Ook vloeibare brandstof kan gemaakt worden van de CO afkomstig uit CO2, zegt Goettmann. "Het was normaal in Duitsland in de tweede wereldoorlog en in Zuid-Afrika in de jaren 80 om brandstof uit CO te maken, afkomstig uit steenkool", aldus Goettmann.

De onderzoekers proberen nu hun methode nog dichter bij fotosynthese te brengen. "De benzeenreactie geeft op dit moment de energie die CO2 splijt", zegt Goettmann, "maar in planten doet licht dat." De nieuwe katalysator absorbeert ultraviolette straling, daarom experimenteert het team om te kijken of licht de energie kan leveren.

Bron: NewScientist.com